Geri Dön

Yeni geliştirilen modüler ve izoleli aktif bastırma hücresi ile donatılan şebeke bağlantılı T türü üç seviyeli bir inverterin tasarımı ve gerçekleştirilmesi

Design and implementation of a grid-connected T type three-level inverter equipped with a newly developed modular and isolated active snubber cell

  1. Tez No: 919762
  2. Yazar: ABDÜLKERİM GÜNDOĞAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HACI BODUR, PROF. DR. AHMET FARUK BAKAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 129

Özet

Güneş ve rüzgar enerjisi sistemleri, kesintisiz güç kaynakları, motor kontrolü vb. uygulamalarda yarı iletken güç dönüştürücülerinin kullanımı artmaktadır. Bu sistemlerde, toplam harmonik distorsiyon (THD), dalgalanma faktörü (RF), elektromanyetik girişim (EMI) ve maliyetin düşük, güç faktörü (PF) ile verimliliğin yüksek olması, tasarımın kompaktlığı önemli parametrelerdir. Bunların çoğu, anahtarlama frekansı arttırılarak sağlanabilir. Ancak bu, anahtarlama kayıplarını ve EMI'yı artırmaktadır. Yüksek frekanslarda sert anahtarlama (HS) yerine yumuşak anahtarlamanın (SS) kullanılması bu kayıpları azaltmaktadır. İki ana grup olarak, pasif SS tekniklerinde tam SS sağlanamaz, anahtarlama enerjisinin tümü geri kazanılamaz ve yardımcı anahtar gerekmez. Aktif tekniklerde ise tam SS sağlanabilir, anahtarlama enerjisinin tamamı geri kazanılabilir ve yardımcı anahtar gereklidir. SS teknikleri, özellikle DC-DC gibi az anahtarlı dönüştürücülerde yaygınken, inverter gibi çok anahtarlı dönüştürücülerde karmaşıklık ve zorluklar nedeniyle nadiren uygulanmaktadır. Çözüm için, dönüştürücü topolojisini değiştirmeden, her güç elemanının uçlarına bağlanabilecek bağımsız, modüler ve izoleli bastırma hücrelerinin (SC) geliştirilmesi gerekmektedir. Bu hücrelerde genellikle izolasyon gerektiğinden geri dönüşlü (flyback) tabanlı devreler kullanılır, ancak dezavantajları bulunmaktadır. Bu çalışmada, özellikle çok anahtarlı dönüştürücüler için, benzerlerine göre üstün, kolay uygulanabilir, ileri yönlü (forward) tabanlı, aktif, modüler ve izoleli yeni bir SC geliştirilmesi ve uygulanması hedeflenmiştir. Tasarım, SS enerjilerinin kolay aktarılmasını, transformatör ile yardımcı elemanların akım, gerilim ve güç değerlerinin düşürülmesini amaçlamaktadır. Yeni SC, son yıllarda popülerleşen, her fazı bağımsız çalışabilen şebeke bağlantılı T türü üç seviyeli invertere (T2-3LI) uygulanmıştır. Ölçüm ve analizler tek fazlı olarak yapılmış, yeni SC T2-3LI'ya, üç fazlı olarak da uygulanmıştır. Toplam kayıplar içinde anahtarlama kayıplarının payı oldukça düşük ve çıkış gerilimi sinüzoidal olduğundan, şebeke bağlantılı T2-3LI, SS uygulaması açısından zorludur. Bu çalışmada, kapsamlı literatür taraması yapılarak önerilen sistemin tam analiz ve tasarımı gerçekleştirilmiştir. Analizler, anahtarlama frekansı 100 kHz ve toplam gücü 10 kW olan üç fazlı, şebeke bağlantılı T2-3LI prototipiyle doğrulanmıştır. THD, PF, verim vb. osiloskop, güç analizörü gibi cihazlarla ölçülerek yeni SC'nin üstünlüğü ve uygulanabilirliği gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

The use of semiconductor power converters is increasing in applications such as solar and wind energy systems, uninterruptible power supplies, motor control, etc. In these systems, low total harmonic distortion (THD), ripple factor (RF), electromagnetic interference (EMI) and cost, high power factor (PF) and efficiency, and compactness of the design are important parameters. Most of these can be achieved by increasing the switching frequency. However, this increases switching losses and EMI. The use of soft switching (SS) instead of hard switching (HS) at high frequencies reduces these losses. In two main groups, in passive SS techniques, full SS cannot be achieved, not all switching energy can be recovered and no auxiliary switch is required. In active techniques, full SS can be achieved, all switching energy can be recovered and an auxiliary switch is required. While SS techniques are widespread in low-switch-count converters such as DC-DC especially, they are rarely applied in multi-switch converters such as inverters due to complexity and difficulties. The solution to this problem requires the development of independent, modular, and isolated snubber cells (SC) that can be connected to the terminals of each power element without changing the converter topology. Since isolation is usually required in these cells, flyback-based circuits are used but have disadvantages. In this study, it was aimed to develop and implement a forward-based, active, modular, and isolated new SC that is superior to its counterparts and easy to implement, especially for multi-switch converters. The design aims at easy transfer of SS energies and reduction of current, voltage, and power ratings of the transformer and auxiliary components. The new SC is applied to the recently popularized, grid-connected T-type three-level inverter (T2-3LI), each phase of which can operate independently. Measurements and analyses were performed in single-phase and the new SC was also applied to the three-phase T2-3LI. Since the share of switching losses in total losses is quite low and the output voltage is sinusoidal, the grid-connected T2-3LI is challenging in terms of SS application. In this work, a full analysis and design of the proposed system have been carried out after a comprehensive literature review. The analysis is validated with a three-phase, grid-connected T2-3LI prototype with a 100 kHz switching frequency and a 10 kW total power. The superiority and applicability of the new SC are demonstrated by THD, PF, efficiency, etc. measuring with an oscilloscope, power analyzer, etc.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    495232

    A system implementation for analyzing and tracking motile objects in biomedical images

    Biyomedikal görüntülerde hareketli nesnelerin analizi ve takibi için bir sistem gerçeklemesi

    HAMZA OSMAN İLHAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİZAMETTİN AYDIN

  2. Tez No

    495312

    İnverterler için yeni ve modüler bir aktif bastırma hücresinin geliştirilmesi ve uygulanması

    Development and implementation of a new modular active snubber cell for inverters

    ERDEM AKBOY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HACI BODUR

  3. Tez No

    290456

    FPGA tabanlı çok fonksiyonlu ultrasonik temizleme makinesi tasarımı ve prototip üretimi

    Design and prototype implementation of an FPGA based multi-functional ultrasonic cleaning machine

    ULVİ GÜVENÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALİ TANGEL

  4. Tez No

    541328

    Yeni nesil mikrokontrolörler kullanılarak akıllı ev otomasyon sistemi geliştirme

    Smart home automation system development using new generation microcontrollers

    MESUT POLAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET GEDİKPINAR

  5. Tez No

    881858

    Development of a modular pulmonary resuscitation device for chronic and acute respiratory support

    Kronik ve akut solunum desteği için modüler pulmoner resüsitasyon cihazının geliştirilmesi

    MUNAM ARSHAD

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyofizikKoç Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU

Geri Dön